Von der Science-Fiction zur Realität: Das Versprechen von Neurocomputing und Brain-Computer-Interfaces (BCIs)

Es wird eine Zeit kommen, in der Ihre Gedanken die einzige Aktivität sein werden, die Sie brauchen, um Dinge zu erledigen.

Waren Sie schon einmal so in Ihre Arbeit vertieft, dass Sie keinen Finger rühren wollten? Sie wollten Ihre Stimme nicht einsetzen, weil Sie das Gefühl hatten, dass Ihnen die Ideen entgleiten würden, wenn Sie es täten.

Was also tun Sie, wenn Sie sich plötzlich wünschen, dass in diesem Moment Ihre Lieblingslieder gespielt werden, Sie sich aber zu faul fühlen, Ihr Telefon in die Hand zu nehmen oder Siri aufzufordern, Ihre Playlist einzuschalten?

Wenn nur Ihre Gedanken die Befehle erteilen könnten, nicht wahr?

Hier denkst du: „Siri, spiel mir ‚Easy on Me‘ von Adele“ und Sekunden später erfüllt der Klang deinen Arbeitsbereich. Dann denkst du: „Nö, zu leise. Siri, erhöhe die Lautstärke auf 10“, und die Lautstärke wird perfekt an das angepasst, was dir durch den Kopf geht.

Ihr Gehirn allein verarbeitet Befehle, ohne dass Ihr Mund etwas dazu beitragen muss. Ich schätze, das kann als großer Durchbruch in der Geschichte der Neurowissenschaften angesehen werden – oder wahrscheinlich auch nicht!

Lassen Sie uns gemeinsam herausfinden, was das für die Welt bedeutet.

Was genau ist Neurocomputing?

Neurocomputing ist ein Zweig der Neurowissenschaft, der sich mit der Untersuchung von Gehirnmustern und -aktivitäten beschäftigt. Es ist ein Teilgebiet der kognitiven Neurowissenschaft, das die biologischen Mechanismen und Reaktionen des Gehirns auf verschiedene Erfahrungen wissenschaftlich untersucht.

Der Begriff bezieht sich auf den Prozess des Lesens, Analysierens und Interpretierens von Gehirnaktivitäten unter Verwendung von Gehirnsensoren und einem bildgebenden Rahmen, um zu untersuchen, wie unser Gehirn auf verschiedene Emotionen reagiert. Dies geschieht normalerweise durch die Verwendung eines Brain-Computer-Interface-Geräts.

Der Rahmen wird in diesem Fall „Triade“ genannt, ein dreistufiger Prozess der Emotionsbewertung, der sensorischen und motorischen Bewertung und der Bewertung von Bedeutungswissen.

Mit der Einführung von KI haben Neurowissenschaftler in der Erforschung der Gehirnaktivität einen neuen Meilenstein erreicht.

Der Aufstieg des Neurocomputings

Hätten Sie sich jemals vorgestellt, dass Geräte eines Tages den Inhalt Ihrer Gedanken lesen könnten?

Science-Fiction? Sicher! Warum nicht? Davon sehen wir viel. Aber die Realität? Das ist fast unmöglich (das dachten wir zumindest). Lügendetektoren sind die besten Gedankenleser, aber sie können nie Wort für Wort erkennen, was Ihre Gedanken sind.

Mit der Zeit versetzt uns die Technologie jedoch immer wieder in Erstaunen, denn die Technologie, von der wir einst dachten, sie existiere nur in Filmen, ist bereits da!

Die Verwendung von gehirnwellengesteuerten Geräten zum Gedankenlesen begann mit der Erfindung des Elektroenzephalogramms (EEG) im 20. Jahrhundert. Der Geschichte zufolge schuf der deutsche Psychiater Hans Berger das erste EEG-Aufzeichnung des Gehirns in der Neurochirurgie.

Diese mit Sensoren ausgestatteten Geräte wurden hauptsächlich zur Überwachung und Aufzeichnung der Gehirnaktivität eines Patienten verwendet. Wenn sie auf die Kopfhaut gelegt werden, erfassen die Sensoren elektrische Signale des Gehirns, die interpretiert werden können.

Um das Jahr 2008 herum wurde das verbraucherorientierte EEG für die öffentliche Nutzung kommerzialisiert. NeuroSky Und Emotional – beides Technologieunternehmen – gehörten zu den frühen Akteuren auf dieser Szene, als sie EEG-Headsets mit dem Versprechen auf den Markt brachten, gedankengesteuerte Videospiele zu entwickeln.

Darüber hinaus wurde es auch in anderen Bereichen als Videospielen getestet, beispielsweise wie es zur Steuerung des Telefons oder anderer Aktivitäten von Unternehmen wie iBrain Und Muse .

Erleichterung durch Brain-Computer-Interface-Technologie

Innovative und fortschrittliche Unternehmen wie Meta und Neuralink haben mit ihrer Forschung zu Brain-Computer Interfaces (BCIs) einen neuen Meilenstein erreicht – eine Technologie, die Gedanken direkt aus den Neuronen des Gehirns aufnimmt und in Worte übersetzt. Diese Technologie nutzt KI-Algorithmen, um die Gehirnaktivität zu lesen und Emotionen in Worte zu fassen.

Zwischen 2017 und 2019 begann Meta mit der Finanzierung Forschung zu dieser Technologie Im März 2022 gelang es Forschern der von Nature Neuroscience finanzierten Studie UCSF, die Dekodierung von Gehirn zu Text mit einer durchschnittlichen Fehlerquote von nur 3 % durchzuführen, wenn sie mit einem Vokabular von bis zu 300 Wörtern getestet wurde – ein enormer Fortschritt im Vergleich zu früheren Studien.

Gleichzeitig macht Elon Musks Neuralink mit seinen flexiblen, ultradünnen Fäden, die direkt ins Gehirn implantiert werden können, bereits große Fortschritte. So kann der Träger seine Geräte mit seinen Gedanken steuern. Dies wird bereits an Querschnittsgelähmten getestet.

Die Technologie wird von gelähmten Patienten, die wieder ein hohes Maß an Kontrolle über ihr Leben erlangen müssen, sehr begrüßt. Neuralink hat bereits damit begonnen, die Gehirnstränge an Querschnittsgelähmten zu testen.

Fallstudie zum Neurocomputing

Obwohl dieses technologische Konzept relativ neu klingt, befindet sich Neurocomputing schon seit Jahren in der Forschungs- und Entwicklungsphase und es werden bereits Testfluggeräte hergestellt.

Die Möglichkeiten von Gedankenlese- und Gehirnwellen-gesteuerten Geräten sind endlos. Wissenschaftler suchen weiterhin nach Möglichkeiten, sie in unser Leben zu integrieren, und experimentieren in verschiedenen Bereichen mit der möglichen Verwendung nicht-invasiver EEG-Geräte und BCIs.

Bei vielen dieser Experimente handelt es sich häufig um Verfahren, die körperlich und geistig Behinderten helfen sollen, ihre Bedürfnisse mitzuteilen und ein gewisses Maß an Kontrolle über ihr Leben zu erlangen.

Durchbruch im GrapheneX-UTS Human-centric Artificial Intelligence Centre: Fälle von Patienten, die aufgrund von Krankheiten, Lähmungen, Schlaganfällen oder einfach aufgrund ihrer Geburt nicht sprechen können, sind nichts Neues. Als Forscher am GrapheneX-UTS Human-centric Artificial Intelligence Centre der University of Technology Sydney zum ersten Mal in der Geschichte ein tragbares, nicht-invasives Gerät erfanden, das Gedanken in Worte übersetzen konnte, wurde dies als Durchbruch in der Neuroinformatik angesehen.

Damals war die Genauigkeit noch fraglich, aber nachdem das ursprüngliche Ziel erreicht war, brauchte es nur noch weitere Jahre der Entwicklung, um die Genauigkeit zu steigern. Wir sehen bereits, dass Meta und Neuralink diese Aufgabe mit BCIs und Elektronen-Threads übernehmen.

Die Weiterentwicklung des Neurocomputings ermöglicht zudem eine reibungslose Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen, seien es nun unsere Geräte, Roboter oder Armprothesen.

Das Auftaktevent zur FIFA-Weltmeisterschaft 2014: Die Geschichte des Neurocomputings und der gehirngesteuerten Geräte hinterließ bei der FIFA-Weltmeisterschaft 2014 bemerkenswerte Spuren, als das symbolische Auftaktevent des Turniers zum ersten Mal von einem querschnittsgelähmten Mann geleitet und beendet wurde, der eine fortschrittliche Technologie zur Mobilitätsunterstützung nutzte – ein gehirngesteuertes Exoskelett.

Diese Technologie von Das Walk Again-Projekt , eine Gemeinschaftserfindung von über 100 Wissenschaftlern aus der ganzen Welt, nutzte einen Satz nicht-invasiver Elektroden, um die Gehirnsignale des Querschnittsgelähmten zu lesen und sie an das leichte Exoskelett zu übertragen, das Bewegungen auslöste, die dem Mann halfen, den Abstoß erfolgreich durchzuführen.

Der gelähmte Ian Burkhart erlangte seine Mobilität zurück: Im selben Jahr, in dem die FIFA-Weltmeisterschaft eröffnet wurde, führte der Direktor des Zentrums für Neuromodulation der Ohio State University, Dr. Ali Rezai, eine lebensverändernde Operation über den 26-jährigen Tetraplegiker Ian Burkhart.

Bei der Operation wurde ein winziger 4 x 4 mm großer Mikrochip in Burkharts motorischen Kortex implantiert, zusammen mit einer elektrischen Hülle und speziell entwickelten Algorithmen. Dadurch konnten die Sensoren seine Gedanken auslösen und so seine Hände und Finger steuern, während sein beschädigtes Rückenmark umgangen wurde. Die Operation war ein Erfolg.

Dies ist nicht das einzige erfolgreiche Gehirnimplantat in der Geschichte des Neurocomputings; ein Mann, der von den Schultern abwärts gelähmt war, konnte die Kontrolle über seine gelähmten Muskeln wiedererlangen, indem er das verletzte Rückenmark mit dem Implantation von zwei Aspirin-großen 96-Kanal-Elektroden-Arrays in seinen motorischen Kortex.

Weitere bemerkenswerte Fortschritte: EEG-Geräte und BCIs tragen erheblich zur Verbesserung der Lebensqualität behinderter Menschen bei.

Man kann jedoch nicht behaupten, dass gehirngesteuerte und gedankenlesende Geräte nur für Kranke und Behinderte bestimmt sind. Diese Geräte könnten auch für andere Aufgaben/Tätigkeiten zum Wohle aller eingesetzt werden:

• BBC und This Place haben sich zusammengetan, um ein Gedankenlese-Headset zu entwickeln, das es seinem Benutzer ermöglicht, die BBC iPlayer mit ihren Gedanken – Fernbedienungen ade.
• Ein Team unter der Leitung eines Associate Professors der KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology der Korea University, Suk-Won Hwang entwickelte E-Brillen .

Dieser Brillenprototyp besteht aus flexiblen Elektrodensensoren, die zwischen den Ohren und Augen des Trägers angebracht sind. Die Elektroden bestehen zunächst aus einem EEG zur Überwachung der elektrischen Aktivität des Gehirns und einem Elektrookulogramm (EOG) zur Verfolgung der Augenbewegungen und übertragen beide Daten von der Brille an ein Gerät zur Verarbeitung und Interpretation.

Mit dieser Brille kann die geistige Gesundheit des Trägers überwacht werden, er kann Spiele mit den Augen steuern und den Sonnenbrillenmodus bei Bedarf ein- und ausschalten.

• Nissan und NASA arbeiten gemeinsam an der Entwicklung einer selbstfahrenden Roboterauto-Technologie namens Gedankensinn das die Gehirnaktivität eines Fahrers lesen, überwachen und messen kann, um festzustellen, ob er/sie zum Fahren aufmerksam ist oder nicht.

• In einer spannenden Wendung der Dinge kam die NASA 2013 auf die verrückte Idee, BCIs zur Steuerung von Planetenrovern Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Essex starteten sie ein Projekt zur Steuerung eines virtuellen Raumschiffs mit dem Geist.

  
  

• A Gehirn-Drohnen-Rennen Der Wettbewerb wurde 2016 von Neurowissenschaftlern an der University of Florida veranstaltet. Dabei mussten Piloten ihre Drohnen mithilfe ihrer Gedanken über die Ziellinie fliegen.

Und die Liste geht immer weiter.

Aber wie bei jeder anderen Technologie und jedem anderen Ding, das es gibt, gibt es immer Vor- und Nachteile, die man bedenken muss.

Die ethischen Aspekte des Neurocomputings

Neurocomputing ist eine Technologie, die bereits jetzt das Leben von Menschen verändert, insbesondere von Querschnittsgelähmten. In vielen Fällen ist es gelungen, Roboter-Körperteile zu erhalten, die sich mit dem Verstand steuern lassen oder die trotz Rückenmarksverletzungen durch Implantate von Gehirnneuronen ihren Körper zu Bewegungen anregen.

Menschen, die nicht sprechen konnten, können jetzt ihre Gefühle und Wünsche/Bedürfnisse mitteilen und mithilfe von Gedankenlesegeräten interagieren. Für alle anderen fähigen Menschen, Organisationen und Unternehmen, die diese Geräte in ihrem täglichen Leben oder in ihren verschiedenen Bereichen einsetzen möchten, ist dies durchaus machbar. Sie können bestimmte Aktivitäten „leichter“ gestalten und vielleicht eine ruhigere Welt schaffen.

Die Implantation invasiver BCIs ins Gehirn ist jedoch ein chirurgischer Eingriff, der fast zu riskant ist, um ihn in Betracht zu ziehen. Das Gehirn ist ein fragiles Organ; eine Schädigung kann zu geistigen Anomalien oder sogar zum Hirntod führen.

Aufgrund der Risiken von Gehirnimplantaten ist diese Technologie für voll funktionsfähige Menschen unerschwinglich. Querschnittsgelähmte hingegen können sich diese Verfahren zunutze machen, weil sie sich eine bessere Lebensqualität wünschen.

Eine heikle Situation, aber wenn es das ist, was nötig ist, damit sie nicht in einer statischen Welt gefangen sind, die der Gnade anderer ausgeliefert ist, ist es den riskanten Versuch wert.

Aus diesem Grund sind BCIs von Unternehmen wie Neuralink und Meta, obwohl sie für jedermann gedacht sind, derzeit eher für den gelähmten Teil der Welt attraktiv.

Aufgrund dieser Bedenken befassen sich Wissenschaftler erneut mit nicht-invasiven Methoden des Gedankenlesens.

Im letzten Jahr haben Forscher der GrapheneX-UTS – Zentrum für menschenzentrierte künstliche Intelligenz von der University of Technology Sydney hat ein tragbares, nichtinvasives, kappenartiges Gerät erfunden, das Gedanken in Worte übersetzen kann, wenn man es auf den Kopf setzt.

Darüber hinaus entwickelten Wissenschaftler der University of Texas in Austin eine nicht-invasive Technik die Gedanken im eigenen Gehirn in tatsächliche Sprache zu übersetzen, indem man die Aktivität des Gehirns mithilfe von fMRI und KI-Sprachmodellen überwacht.

Die Genauigkeit dieser Techniken war durchschnittlich. Da das beabsichtigte Ziel jedoch erreicht war, waren nur noch weitere Jahre der Entwicklung erforderlich, um die Genauigkeit zu erhöhen.

Dennoch möchte niemand mit einem Kopfstück herumlaufen, aus dem Kabel herausragen, und niemand kann den ganzen Tag lang fMRI-Geräte tragen. Daher besteht Bedarf an weniger auffälligen, nicht-invasiven Geräten oder weniger riskanten invasiven BCIs.

Obwohl die Welt von Geräten überflutet wird, die unsere Gedanken lesen und durch Gehirnwellen gesteuert werden, gibt das Anlass zu ernsten Bedenken. Eines Tages werden wir, wie an jedem anderen Tag auch, unsere Aktivitäten mit stillen Gedanken im Kopf ausführen, aber das ist das Traurige daran: Organisationen könnten diese Gedanken lesen, überwachen, speichern, darauf zugreifen und sie bei Bedarf verwenden.

So tragisch es klingt, es ist bereits im Gange.

Datenschutz: Die Gedanken in unserem Gehirn sind derzeit unser einziger unzugänglicher Besitz, unser Datenschutzsafe, unsere intimsten Gedanken und unsere persönliche Identität – niemand sollte Zugriff auf unseren Geist haben.

Doch angesichts der jüngsten Entdeckungen und Technologien in der Neurowissenschaft könnte diese inhärente Privatsphäre schneller verletzt werden, als wir denken, und wir wären den großen Technologieunternehmen und -organisationen gegenüber wirklich angreifbar.

Wenn wir die Kontrolle über unseren Verstand verlieren und jedes Unternehmen unsere Gedanken ausspionieren kann, was bleibt uns dann noch von uns selbst?

Genau wie im Internet könnten Unternehmen unsere Gehirndaten für gezielte Marketingzwecke kaufen und darauf zugreifen.

Der erste Reiz jedes Produkts beginnt im Gehirn. Sie können es vielleicht nicht sagen, aber Sie können es genau denken. Stellen Sie sich vor, Werbetreibende hätten genau diese Informationen, so wie wir sie empfinden; dann könnten sie ihre Produkte auf praktisch unwiderstehliche Weise vermarkten.

Durch Neuroinformatik und Gedankenlesegeräte würden Gehirndaten in großem Umfang verfügbar, was sich wiederum sehr nachteilig auf uns auswirkt.

Denken Sie darüber nach: Wie sicher sind Sie, abgesehen von der überzeugenden Werbung?

Im Gehirn liegen alle Ihre Geheimnisse: Ihre Passwörter, Ihr Standort, Ihre Investitionen, Ihre Geldbeträge, wo Sie Ihr Vermögen gespeichert haben usw. Ein Hack der Gehirndaten wäre ein unerträglicher Verlust.

Das Argument mancher Neurowissenschaftler, das Missbrauchspotenzial von Neuroinformatik und Gedankenlesen sei so groß, dass zum Schutz von uns allen eine Überarbeitung der Menschenrechtsgesetze notwendig sei, ist berechtigt.

Da diese Technologie das Zeug dazu hat, in unsere grundlegendsten Rechte einzugreifen, reichen die aktuellen Gesetze nicht aus, um die Situation zu retten. Zu unserem Schutz brauchen wir eine neue „Rechtsprechung des Geistes“.

Insgesamt sind Datenschutz und Sicherheit also unsere größte Herausforderung!

Wie sieht die Zukunft aus?

Eine ruhige Welt. Vielleicht ist das, was wir brauchen? Oder vielleicht auch nicht.

Elon Musk und sein Unternehmen Neuralink haben eine Vorreiterrolle eingenommen und das Konzept des Neurocomputings über die Vorstellung hinaus erweitert, dass es nur Querschnittsgelähmten helfen könne.

Für Musk würde dies konzeptuelle Interaktionen auf eine ganz neue Ebene heben, wo Wörter und Gespräche nicht mehr verbalisiert werden müssen, sondern nur noch gedacht werden. Er nennt es „einvernehmliche Telepathie“, ein Bereich, in dem das Sprechen völlig unnötig wird.

Man kann einen Raum betreten, in dem sich Leute unterhalten, aber nicht miteinander reden, weil ihre Gedanken unsichtbar zwischen ihnen hin- und herfliegen. Wenn man das jetzt liest, klingt das wirklich unheimlich. Was wird aus unserer Sprache?

Oh! Ich weiß, was Sie denken: „Es wird nie einen Tag geben, an dem unsere Rede nicht nötig ist“, und natürlich stimmt das auch in gewisser Weise.

Aber wenn man darüber nachdenkt: Hätte es vor der Erfindung der Mobiltelefone jemals den Tag gegeben, an dem wir so an diese Geräte gefesselt sein würden, dass wir die physische Kommunikation kaum noch zu schätzen wüssten und uns lieber in virtuelle Gespräche vertiefen würden? Ich glaube nicht.

Wenn Sie für die einfachsten Dinge nur Ihre Gedanken brauchen, wie etwa einen Kaffee in einem Café zu bestellen, Ihren Freund im Kino um Popcorn zu bitten, Ihrem Chef einen Vorschlag zu unterbreiten, sich bei einem Date mündlich zu unterhalten usw., verlieren Sie möglicherweise langsam den Bezug zu tatsächlichen Worten. Fast auf die gleiche Weise verlieren wir langsam den Bezug zum Schreiben auf Papier, weil wir lieber in unsere Computer, Tablets oder Telefone tippen.

Nun, es lässt sich nicht leugnen, dass es auch ziemlich interessant klingt. Sie müssten nie sagen, dass Sie nicht wissen, wie Sie sich ausdrücken sollen, denn Ihr Verstand wird alles für Sie tun, was Ihnen sonst die Worte fehlen würde.

Die Darstellung Ihrer Gefühle wird genauso erfolgen, wie Sie sie empfinden, und egal, wie verärgert Ihr Empfänger ist, er erhält die genaue Botschaft mit der Angst, Aufregung, Verachtung und allen flüchtigen Emotionen – und zwar genau so, wie sie ist.

Darüber hinaus würde die Weiterentwicklung dieser Technologie die Sprachbarriere beseitigen. Was auch immer wir denken, kann dem Empfänger direkt in der gewünschten Sprache mitgeteilt werden.

Die Zukunftsaussichten des Neurocomputings sind beunruhigend und faszinierend zugleich. Doch wir können die technologische Entwicklung nicht aufhalten, und ebenso wenig können wir die Zukunft aufhalten.

Wir hoffen nur, dass Maßnahmen ergriffen werden, um die Nachteile zu mildern, während wir auf das Beste hoffen.